5.4. Физиологические механизмы формирования трудовых навыков

Процесс трудового обучения и формирования наиболее экономич­ных (с точки зрения затрат энергии) и рациональных рабочих дей­ствий проходит три этапа развития, каждый из которых имеет свою физиологическую основу. На первом этапе обучения новым, непри­вычным трудовым действиям движения человека в плане координа­ции несовершенны вследствие недостаточно сформированной систе­мы трудовых навыков. В работе принимает участие большее, чем нужно для ее выполнения, количество мышц. В целом, на первом этапе обучения, который обозначают термином "фаза генерализа­ции", движения мало эффективны, на работу затрачивается больше энергии, чем она того требует. На этом этапе одна и та же работа более тяжела и утомительна, чем на последующих.

На втором этапе обучения, способствующего становлению трудо­вого навыка, процессы возбуждения в двигательных центрах кон­центрируются. Движения становятся плавными и координированны­ми, осуществляются более экономично с точки зрения затрат энер­гии. Работать становится легче и менее утомительно.

Третий этап формирования трудовых навыков называют «фазой стабилизации и образования устойчивой доминанты». Рабочие дви­жения становятся высококоординированными и экономичными. В работе принимают участие лишь те мышцы, которые непосредствен­но обеспечивают достижение конечного результата труда. Стабиль­ный и высокий уровень работоспособности поддерживается на про­тяжении всего рабочего дня.

В процессе обучения, на завершающем его этапе, формируется динамический стереотип, то есть цепь психомоторных реакций, выработанная в ответ на постоянно повторяющееся действие одних и тех же раздражителей (последовательная цепь рабочих действий, сигналов). В этом случае достаточно одного начального раздражи­теля (вербального, зрительного, звукового, образного и др.), чтобы запустить в ход всю программу рабочих действий. При хорошо за­крепленном динамическом стереотипе условнорефлекторные связи достигают автоматизма. Благодаря этому, исключаются лишние мы­шечные напряжения и лишние движения, ускоряются программиро­вание и текущая коррекция движений, закрепляются ассоциативные связи между рефлексами, составляющими рабочий динамический стереотип. В результате, рабочие действия становятся более эко­номичными, менее утомительными, менее подверженными влиянию внешних раздражителей, не требуют постоянного сосредоточения внимания.

Таким образом, в процессе обучения в организме работающего возникает ряд приспособительных изменений, обеспечивающих по­вышение интенсивности трудовой деятельности, увеличение ее эф­фективности, длительное поддержание высокой работоспособности.

5.5. Работоспособность и утомление

Работоспособность — это свойство человека на протяжении дли­тельного времени и с определенной эффективностью выполнять максимальное количество физической или умственной работы. На протяжении рабочей смены работоспособность меняется в широких пределах. Это связано с тем, что на нее влияют как внешние, по отношению к человеку факторы (характер труда, условия окружаю­щей среды, режимы труда и отдыха, рабочая поза, организация трудового процесса с точки зрения эргономики), так и внутренние (мотивация, степень совершенства трудовых навыков, функциональ­ные резервы человека).

В производственной обстановке работоспособность изменяется на протяжении рабочей смены и условно подразделяется на четыре фазы. Первая фаза — фаза врабатывания, во время ко­торой повышается активность ЦНС, возрастает уровень обменных процессов в организме работающего, усиливается деятельность сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем. Продолжительность этой фазы зависит от вида деятельности. Она всегда короче при физи­ческом труде, чем при умственном. Причем, чем физически тяжелее работа, тем быстрее происходит врабатывание.

Вторая фаза — фаза относительно устойчивой работоспособности, характеризуется оптимальным, с точки зрения достижения полезного результата, уровнем функционирования обеспечивающих работу систем организма, максимальной эффективностью труда. Продолжительность периода устойчивой работоспособности зависит от физической тяжести и нервной напряженности труда (чем тяжелее работа, тем короче период устойчивой работоспособности), от психофизиологического со­стояния человека, от гигиенических условий труда.

Третья фаза — фаза снижения работоспособности, связанная с развитием утомления. Четвертая фаза — фаза вторичного повышения работоспособности в конце рабочего дня. В ее основе лежит условнорефлекторный механизм, связанный с предстоящим концом рабо­ты и последующим отдыхом. Аналогичным образом меняется про­фессиональная работоспособность человека и на протяжении рабо­чей недели.

Причиной снижения работоспособности на протяжении рабочего дня, недели или года является утомление. Во время работы утомление проявляется в уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации движений, в возрастании затрат энер­гии при выполнении одной и той же работы, в замедлении скорости переработки информации, ухудшении памяти, затруднении процессов сосредоточения и переключения внимания с одного вида деятельности на другой. Субъективно утомление проявляется в ощущении усталос­ти, вызывающего желание прекратить работу или снизить нагрузку.

Утомление — функциональное состояние человека, временно воз­никающее под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности.

Локализация и механизмы утомления. Относи­тельно локализации утомления, то есть о тех конкретных морфоло­гических структурах и физиологических системах, в которых разви­вается утомление, и о механизмах проявления утомления пока нет единого мнения. В зависимости от локализации структур, изменения в которых приводят к уменьшению работоспособности, механизмы утомления делятся на центральные и периферические. В случае ве­дущего значения центральных механизмов в развитии утомления, снижение работоспособности (например, при работе максимальной мощности) происходит вследствие понижения уровня функциональ­ной активности нервных структур, управляющих деятельностью мышц и их вегетативным обеспечением.

При физической работе большой длительности утомление возни­кает из-за изменений в деятельности вегетативной нервной и эн­докринной систем. Следствием этих изменений являются снижение скорости доставки кислорода к работающим мышцам и ухудшение эффективности энергообмена.

Помимо изменений в центральной нервной системе, утомление может вызываться процессами, происходящими в исполнительном звене нервно-мышечного аппарата. В этом случае говорят о пери­ферических механизмах утомления, среди которых выделяют, во-первых, блокаду проведения нервных импульсов с аксона мотонейро­на на мембрану мышечного волокна вследствие уменьшения выброса ацетилхолина из концевых веточек двигательного аксона (пресинаптический блок), или снижения скорости его разрушения ацетилхолинэстеразой (постсинаптический блок).

Во-вторых, выделяют недостаточность кальциевых механизмов мышечных клеток, ухудшающую процессы электромеханического со­пряжения в развитии сократительного процесса. Снижение рН, уменьшение запасов креатинфосфата и гликогена, увеличение тем­пературы мышц увеличивают задержку выхода ионов кальция из цистерн саркоплазматического ретикулума, усиливая тем самым ско­рость развития утомления.

В-третьих, отмечают изменения в самих работающих мышцах, воз­никающие вследствие:

1) истощения энергетических ресурсов скелет­ных мышц. При мощной и непродолжительной работе (длительность от 10 с до 2-3 мин) развитию утомления способствует уменьшение запасов фосфагенов (АТФ и Крф). Во время упражнений, длящихся более 15 мин, одной из причин утомления является истощение внут­римышечных запасов гликогена;

2) накопления в мышцах продуктов метаболизма, в первую очередь, молочной кислоты. При выполнении работы субмаксимальной мощности, то есть при ее предельной дли­тельности от 20 с до 2-3 мин, в энергообеспечении активных мышц преобладает анаэробный гликолиз. При этом концентрация молочной кислоты в крови возрастает в 10-20 раз, а в мышцах даже в сотни раз. В результате значительного уменьшения рН происходит снижение скорости образования актин-миозиновых мостиков и, следовательно, ухудшение сократительной функции мышц. Кроме того, понижается активность ключевых ферментов гликолиза, а значит и скорость энер­гопродукции;

3) недостаточного кровоснабжения мышц и, соответ­ственно, увеличения доли продукции энергии за счет анаэробных процессов, уменьшения скорости вымывания из мышц молочной кис­лоты и других продуктов метаболизма, снижающих эффективность сократительных процессов мышечных клеток.

Восстановление физиологических функций после прекращения спортивных упражнений. После окончания физической работы де­ятельность физиологических систем, обеспечивающих возможность ее выполнения, постепенно уменьшается и достигает дорабочего уров­ня. Этот процесс называется восстановлением, на протяжении ко­торого количественные показатели работы систем кровообращения и дыхания возвращаются к исходным параметрам, удаляются продукты метаболизма, восполняются энергетические субстраты, пластические вещества (белки и др.), ферменты. В этот период происходят также процессы, обеспечивающие повышение работоспособности организ­ма, то есть имеет место явление суперкомпенсации.

Восстановление кислородного запаса организма, фосфагенов, уг­леводов отражается в повышенном, по сравнению с дорабочим уров­нем, потреблении кислорода — кислородном долге. Процесс отдачи кислородного долга состоит в избыточном расходовании кислорода сверх уровня покоя за время периода восстановления. Потребляемый дополнительно кислород обеспечивает организм энергией, необходи­мой для осуществления всех восстановительных процессов. Скорость потребления кислорода на протяжении первых 2-3 мин после ра­боты снижается очень быстро. Это — алактатный компонент кис­лородного долга, связанный с использованием кислорода на быстрое восстановление израсходованных при работе фосфагенов мышц, пониженного содержания кислорода в венозной крови, с насыще­нием кислородом миоглобина. Последующее, замедленное восста­новление скорости потребления кислорода организмом человека на протяжении 30-60 мин — медленный (лактатный) компонент кисло­родного долга — связано, в основном, со сравнительно медленным устранением лактата из крови и межтканевой жидкости, накопив­шегося там во время тяжелой мышечной работы.

При динамической работе с интенсивностью, лежащей ниже пред­ела утомления, восстановление макроэргических фосфатов, испо­льзуемых при сокращении мышц, происходит на протяжении самой работы, во время расслабления мышц (микропауз). Если продолжи­тельность расслабления мышц соответствует времени, необходимому для синтеза АТФ и удаления из них продуктов метаболизма, то такая работа является малоутомительной. При динамической работе большой интенсивности возможность непрерывного восстановления АТФ в процессе самой работы отсутствует. Это объясняется тем, что длительность периодов расслабления мышцы меньше, чем вре­мя, необходимое для текущего восстановления ее энергетического потенциала. Восстановление запасов энергии и удаление молочной кислоты из мышц происходят неполностью.

Физиологические механизмы нервно-психического утомления точно не известны. Типичными симптомами такого утомления являются замедление передачи и осмысления информации, снижение эффек­тивности умственной деятельности в целом, ослабление сенсорных и сенсомоторных функций. Подобное утомление не только снижает работоспособность, но иногда приводит к снижению социальной активности человека, раздражительности, эмоциональной нестабиль­ности, беспричинной тревоге и даже депрессии.

Нервно-психическое утомление возникает в следующих ситуациях:

1) при длительной и напряженной умственной работе, требующей усиленной концентрации внимания, решения сложных производствен­ных задач в условиях дефицита времени;

2) при тяжелом физическом труде;

3) при однообразной монотонной работе;

4) при труде в условиях слабой освещенности, повышенной температуры, шума и вибрации;

5) при частых конфликтных ситуациях в коллективе, от­сутствии интереса к работе, несоответствии психофизиологических возможностей человека характеру его трудовой деятельности.

В отличие от мышечного утомления, утомление центрального происхождения (нервно-психическое) может быстро исчезать. Это происходит, например, в ситуациях, когда один вид деятельности сменяется другим; человек попадает в стрессовые ситуации, угрожа­ющие его жизни; если появляется новая информация, повышающая интерес к работе. Поскольку утомление в нервно-психической сфе­ре может проходить столь быстро, это свидетельствует о том, что его первопричиной не являются ни уменьшение энергетических суб­стратов в нервных структурах, ни накопление в них продуктов метаболизма, ни недостаточное кровоснабжение головного мозга.

Любой вид труда не будет приводить к развитию переутомления и перенапряжения и, напротив, окажет положительное влияние на работоспособность и здоровье человека, если придерживаться фи­зиологических принципов его рациональной организации.